植物中的木质纤维素是一种丰富的能源。
农业和林业废弃物可以轻松转化为生物燃料。
将副产品用作能源，是循环经济的重要推动力。
本文由以下机构合作发布：耐思特。
每年，植物都会将约1000亿吨二氧化碳转化为生物质。这相当于自工业革命以来人类排放的二氧化碳总量的5%。
其中大部分碳会转化为木质纤维素，这是地球上最丰富的有机物质，存在于树干、茎、叶及其他植物结构中。
木质纤维素由来已久。早期陆生植物通过大幅增加木质纤维素的生成来适应陆地环境，形成更厚的细胞壁，以支撑其向上生长。
没有木质纤维素，郁金香就会倒伏，树干也会像巨大而柔软的面条一样蜿蜒在地面上。最终，植物的多样化深刻改变了大气，并推动了其他生命形态的演化。
可以说，如果没有木质纤维素，我们甚至不会存在。
这种进化工程的奇妙产物，长期以来一直展现出作为燃料和材料来源的潜力，具有高度可持续性且可再生，可用于生产燃料和材料。
全球领先的可再生柴油和可持续航空燃料生产商耐思特估计（依据麦肯锡的分析），仅利用农业和林业残余物中的木质纤维素生物质，每年就可生产相当于3亿吨石油的能源。
耐思特木质纤维素业务平台副总裁Markus Rarbach表示：“现有林业和农业生产产生的大量废弃物和残余物尚未得到充分利用，它们可以转化为有价值且高度可持续的新型原材料。”
应对气候危机
早在19世纪初，人们就开发了从纤维素中提取乙醇燃料的初步工艺，但将其规模化应用于工业生产燃料和化学品，还需要一段时间才能成熟。
两次世界大战期间以及20世纪70年代石油短缺时，木质纤维素燃料的工业化生产曾有小规模发展，但随着危机消退，人们的兴趣也随之减弱。因此，石油一直保持着主导地位，直到如今。
气候危机迫在眉睫，促使人们重新关注开发提取植物能源的新途径。《欧洲绿色协议》设定了到2050年实现碳中和的目标，而美国已承诺到2030年将排放量减半。
先进生物燃料（例如利用木质纤维素生物质废弃物和残余物生产的燃料）改进了传统生物燃料的生产技术；传统生物燃料是从玉米和甘蔗等谷物中提炼而成的。
不过，木质纤维素燃料的原料来自种类繁多的林业和农业制造流程。Rarbach解释说：“从可持续性的角度看，这正是木质纤维素成为理想原料的原因。我们不使用生物质中可食用的部分，而是可以将废弃物和残余物升级转化为高度可持续的新产品。”
锯末、树枝和树梢等木材废弃物和残余物，以及玉米秸秆、小麦秸秆和甘蔗生产产生的蔗渣，都含有木质纤维素。木质纤维素可被分解成能够从中提取价值的化合物。
Rarbach说：“我们看到，用于利用各种木质纤维素废弃物和残余物的技术日渐成熟，已足以扩大规模，并从研发阶段迈向商业化应用。”
工艺：将植物物质转化为燃料
木质纤维素燃料技术的开发耗时如此之久，部分原因在于这种物质本身的特性。木质纤维素材料中储存的能量很难提取。
从进化角度看，这完全合乎情理。植物为了应对严酷的环境压力，形成了由纤维素、半纤维素和木质素构成的复杂基质。它们不会轻易交出其中的资源。
为此，人们开发了两种不同的价值提取方法。
热化学方法利用高温和高压将植物物质转化为燃料。它们模拟形成原油和其他化石资源的地质压力，以生产生物基油和合成气。
生化方法则使用生物催化剂来实现同样的目的。它们利用酶释放木质纤维素所含的糖，再由微生物将糖发酵成乙醇等可用燃料。
有时也会采用混合方式：先通过生化工艺生产中间体，再利用热化学技术将其转化为成品。
迈向可持续发展
人们希望，这些植物来源的废弃物和残余物能在未来几十年为实现碳中和作出重大贡献。
Rarbach说：“我们将在交通运输领域看到种类繁多的技术解决方案，电动汽车也将发挥作用。其他形式的交通能源同样需要为实现可持续发展作出贡献。”
如何以可持续的方式获取木质纤维素生物质，一直存在争议。有人认为，转向木质纤维素燃料可能会刺激木材采伐，从而破坏森林生态系统。一种解决方案是对森林进行可持续管理，使木材生长量超过采伐量，同时维护生物多样性。
农作物、林业及其他废弃物残余物还具有另一项优势：它们利用的是不可避免的副产品，因此对生态环境的不利影响极小。
Rarbach对最终彻底消除废弃物抱有希望。他兴致勃勃地说：“从市场和客户的角度来看，这显然都非常理想，因为我们追求的正是碳中和。”
